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电极质料储锂容量及倍率机能进步技术研究-金沙7868.com-7727金沙娱乐

2017-10-24

导读:研讨发明:Ni3N和Ni3S2之间的相界限是致使复合材料高储锂容量的关键因素。Ni3N较为精彩的赝电容特性和Ni3S2较为幻想的散布掌握型容量构成协同效应,配合提拔了复合材料的电化学储能机能。经由过程界面失配和赝电容特性和联合,研究人员为将来下机能电化学储能器件的设想供应了新的思绪参考。


【弁言】

过渡金属化合物具有较下的实际储锂容量,成为幻想的锂离子电池电极质料。但是,相对较差的导电性和构造稳定性很大程度上限定了其现实运用。复合材料能够应用协同效应,进步质料的机能。研讨发明:复合材料相界面的泛起会致使晶格失配,构成更多的活性储能位点,同时也有利于锂离子和电子的通报。赝电容质料能够正在质料的外面和远外面经由过程法拉第电荷通报贮存更多能量,提拔活性物资的储锂容量。

【结果简介】

克日,中山大学的童叶翔传授、宋树芹副教授和Muhammad-Sadeeq Balogun博士(通信作者)等正在Adv. Energy Mater.上宣布了题为“Phase Boundary Derived Pseudocapacitance Enhanced Nickel-Based Composites for Electrochemical Energy Storage Devices”的研讨论文,报导了相界限激发的赝电容加强镍基复合材料电化学储能器件的最新研究进展。研究人员经由过程退火和硫化处置惩罚制备得到了氮化镍@硫化镍(Ni3N@Ni3S2)纳米片复合材料。研讨发明:Ni3N和Ni3S2之间的相界限是致使复合材料高储锂容量的关键因素。Ni3N较为精彩的赝电容特性和Ni3S2较为幻想的散布掌握型容量构成协同效应,配合提拔了复合材料的电化学储能机能。经由过程界面失配和赝电容特性和联合,研究人员为将来下机能电化学储能器件的设想供应了新的思绪参考。

【图文导读】

示意图-1. 复合材料的制备流程示意图

图-1. 样品的XRD谱图和XPS谱图

(a)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的XRD衍射谱图;

(b)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的高分辨S2p XPS谱图;

(c)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的高分辨N1s XPS谱图。

图-2. 样品的电子显微镜图片及元素分布图-金沙3777网址

(a)Ni3N的扫描电子显微镜(SEM)图片;

(b)Ni3N@Ni3S2的SEM图片;

(c)Ni3N@Ni3S2的低倍透射电子显微镜(TEM)图片;

(d)Ni3N@Ni3S2的高分辨透射(HRTEM)图片。插图为绿色方框地区对应的选区电子衍射(SAED)衍射花腔;

(e)图2-(d)中黄色方框地区放大的HRTEM图片;

(f)图2-(d)中绿色方框地区放大的HRTEM图片;-7727金沙娱乐

(g-j)Ni3N@Ni3S2中的EDS元素分布图;

(k)Ni, S, N的元素散布叠加图。

图-3. 样品的轮回伏安(CV)曲线

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(a)扫描速度为0.1mV/s时,Ni3N前三次轮回的CV曲线;

(b)扫描速度为0.1mV/s时,Ni3S2前三次轮回的CV曲线;

(c)扫描速度为0.1mV/s时,Ni3N@Ni3S2三次轮回的CV曲线;

(d)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2尾圈CV曲线对照。

图-4. 样品的电化学机能曲线

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(a)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的首圈充-放电曲线;

(b)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的第二圈充-放电曲线;

(c)低电压(< 0.5 V)下,样品正在第一圈和第二圈中的比锂化容量;

(d)差别电流密度下Ni3N@Ni3S2的充-放电曲线。

图-5. 样品的阻抗剖析、倍率机能和轮回机能曲线

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(a)轮回后Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的Nyquist曲线;

(b)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的倍率机能;

(c)Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的轮回稳定性测试曲线。

图-6. 差别扫描速度下样品的CV曲线及容量孝敬散布状况

(a)扫描速度为6 mV/s时,Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2的CV曲线;

(b)差别扫描速度下,Ni3N@Ni3S2的CV曲线;

(c)扫描速度为6 mV/s时,Ni3N@Ni3S2中电容型容量和散布掌握型容量对总容量的孝敬对照图;

(d)差别扫描速度下,Ni3N,Ni3N@Ni3S2,Ni3S2中电容性容量对总容量的孝敬率对照图。

图-7. 界面储能机理界限示意图

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(a)锂离子电池中界面储能机制界限示意图;

(b)锂离子电池中界面储能机制界限的现实历程。

【小结】

本文借助氮化-硫化处置惩罚制备获得电化学机能优秀的Ni3N@Ni3S2纳米复合电极质料。复合材料有机联合了Ni3N优秀的赝电容特性和Ni3S2的散布掌握型容量,有用进步了电极质料的储锂容量和倍率机能。界面处的晶格失配为复合材料进步了更多的活性储能位点。赝电容特性为复合材料供应了分外的储锂容量。奇妙设想的复合材料为电化学储能器件的开辟取设想供应了越发多元化的鉴戒。

 

转载自锂电网